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México D. F., 19 de noviembre de 2011
APLICAN EN IPN TÉCNICA CON LÁSER PARA EVALUAR
CALIDAD DE SEMILLAS DE MAÍZ Y AUMENTAR PRODUCCIÓN

Investigadores de la Escuela Superior de
Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME)
Unidad
Zacatenco,
emplean
celdas
fotopiroeléctricas
para
analizar
las
propiedades térmicas de las semillas y
determinar su viabilidad y calidad
C-313
Con el propósito de contribuir a incrementar la producción de maíz y lograr la
autosuficiencia en el abasto nacional, científicos del Instituto Politécnico Nacional (IPN)
aplican técnicas especiales de microscopía fotoacústica y fotopiroeléctrica para evaluar la
calidad de las semillas –es posible valorar sus propiedades térmicas-, y distinguir entre
semillas agrícolas de diferentes ciclos productivos que pueden presentar algún deterioro.
El proyecto lo desarrollan los investigadores de la Escuela Superior de Ingeniería
Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Zacatenco, de esta casa de estudios, Flavio Arturo
Domínguez Pacheco, Claudia Hernández Aguilar y Efraín José Martínez Ortiz, quienes
conjuntaron conocimientos de Ingeniería en Sistemas, Física y Agronomía para aplicar la
tecnología a favor de la alimentación en México, toda vez que el maíz forma parte esencial
de la dieta básica.
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Aseguraron que uno de los problemas más graves en el cultivo del maíz es la pérdida
del 40 por ciento de las cosechas a causa de plaga, pues a simple vista las semillas están
saludables, pero se siembran y no germinan.
“Gracias a las nuevas técnicas aplicadas es posible detectar cuando las semillas son
atacadas internamente por plaga, debido a que los espectros obtenidos con la
fotopiroeléctrica muestran la falta del embrión de la semilla”, indicaron.
Flavio Arturo Domínguez Pacheco, pionero a nivel mundial en la aplicación de la
microscopia fotoacústica y fotopiroeléctrica para evaluar semilla agrícola, mencionó que este
estudio es único en el mundo, porque si bien existen especialistas de otros países que
aplican estas técnicas en materiales homogéneos, hasta el momento ningún investigador las
había utilizado para evaluar semillas no homogéneas.
“Solo a nivel mundial Japón ha reportado estudios con arroz, que es una semilla más
homogénea, pero con diferente instrumentación óptica-electrónica”, agregó el especialista de
la ESIME Zacatenco.
Indicó que “al ser utilizadas las celdas fotoacústicas y fotopiroeléctricas para evaluar
materiales biológicos no homogéneos, hemos obtenido espectros de absorción que nos
mostraron las diferencias internas entre las semillas de un ciclo con respecto a otro;
ópticamente en una imagen normal, no se pueden apreciar estas diferencias entre la semilla
nueva y las que ya están deterioradas por el paso del tiempo”, apuntó.
Para aplicar las técnicas mencionadas, el grupo de investigadores politécnicos
trabajaron en colaboración con especialistas del Centro de Investigación y de Estudios
Avanzados
(CINVESTAV)
del
Instituto
Politécnico
Nacional,
para
diseñar
una
instrumentación óptica electrónica que permite realizar el estudio hacia el interior de las
semillas.
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Domínguez Pacheco explicó que la técnica fotoacústica consiste en hacer incidir la luz
modulada sobre la muestra ubicada en una celda cerrada, la cual se calienta y actúa como
un pistón que genera impulsos que se captan por un micrófono. Esa señal se envía a un
amplificador lock-in y se hace llegar a la computadora. Así se obtienen los datos para
generar gráficos y obtener imágenes térmicas que se interpretan en función de sus colores.
En cuanto a la celda fotopiroeléctrica, expuso que se usa la misma instrumentación,
pero su sensor es un polímero recubierto con un material altamente sensible al calor. “Se
hace incidir una luz modulada láser sobre la muestra y ésta genera cambios térmicos, la
señal fotoacústica es preamplificada y enviada al amplificador lock-in. Por medio de una
computadora se controla el movimiento de los ejes ‘x’ y ‘y’, para que se registren los datos
que son procesados mediante un software especial para obtener una imagen digital”.
“Las imágenes permiten apreciar las características del embrión, el almidón, los
componentes estructurales, así como detectar diferencias en humedad y la posible viabilidad
de la semilla, lo cual se proyecta mediante espectros”, añadió Domínguez Pacheco.
Señaló que visualmente una semilla puede aparentar estar sana, pero térmicamente
se pueden establecer diferencias entre una semilla y otra con distinta calidad; por ejemplo,
una de reciente cosecha y otra que tiene más tiempo almacenada. Se pueden apreciar
diferentes humedades y si el almidón fue desgastado por el tiempo de un año con respecto a
otro.
El especialista precisó que “al aplicar estas técnicas se ahorrará tiempo y se evitarán
pérdidas de cosechas, porque ya no se sembrarían semillas con baja calidad. Normalmente
en el sector agrícola se hacen pruebas de viabilidad, de germinación para observar el estado
fisiológico y sanitario de la semilla, las cuales tardan por lo menos siete días, mientras que
con estas técnicas el resultado de viabilidad se obtiene entre una y seis horas”.
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A su vez, Efraín José Martínez Ortiz señaló que por ser un proyecto que requiere el
uso de equipos especiales, desde 2011 trabajan bajo una perspectiva transdisciplinaria; para
ello han establecido colaboraciones con el CINVESTAV, la Universidad Autónoma de
Chapingo y la Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán, de la Universidad Nacional
Autónoma de México (UNAM) para conjuntar conocimientos, tener oportunidad de realizar
algunos experimentos y contar con la validación de los métodos físicos que se proponen para
el sector agrícola y de alimentos.
También cuentan con colaboraciones internacionales del Centro Nacional de
Electromagnetismo Aplicado, con sede en Cuba, y de la Universidad Surcolombiana,
establecida en Colombia.
Claudia Hernández Aguilar mencionó que con el apoyo de una estudiante de
doctorado de la Universidad Autónoma Agraria “Antonio Narro”, en Saltillo, Coahuila, se
tratan semillas de maíz con láser de distintas longitudes de onda y se establecen pruebas de
germinación con diferente condición salina, ya que se ha observado en investigaciones
previas la posibilidad de bioestimular semilla agrícola con dicha tecnología.
“Por ello es necesario encontrar los parámetros óptimos de irradiación ya sea con láser o con
campo electromagnético fijo o variable”, expresó, y dijo que una vez que se ha evaluado la
calidad de las semillas, sería posible mejorar su calidad fisiológica para incrementar su vigor
y lograr que las plántulas emerjan de la tierra en menor tiempo. “La meta es mejorar la
calidad y la producción en por lo menos 50 por ciento”.
Destacó que el vigor de las semillas pre-siembra es fundamental para obtener
cosechas más abundantes, pues entre más vigorosa sea la semilla hay más posibilidad de
que se establezca la planta; cuando el vigor es menor se corre el riesgo de que no brote la
plántula o de que tarde más tiempo en emerger. “Lo ideal es que si se siembran 100
semillas, todas se pudieran establecer en un amplio rango de condiciones de campo”.
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La investigadorar señaló que las aportaciones del doctor Aquiles Carballo Carballo,
especialista en el estudio y mejoramiento genético de semillas de maíz e investigador del
Colegio de Postgraduados de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural,
Pesca y Alimentación (Sagarpa), y del doctor Alfredo Cruz Orea, especialista en Fenómenos
Fototérmicos y Fotoacústicos del CINVESTAV-IPN, Unidad Zacatenco, han facilitado el
desarrollo del proyecto.
Informó que algunas publicaciones científicas derivadas del proyecto han sido
divulgadas por la NASA, por la Universidad de Harvard y por varios portales de revistas
internacionales alemanas y francesas.
Los especialistas politécnicos destacaron que los proyectos que forman parte de la
citada línea de investigación, han recibido apoyo del IPN, y en breve, con base en los
resultados obtenidos hasta el momento, concursarán para obtener apoyo del Consejo
Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) y del Instituto de Ciencia y Tecnología del
Distrito Federal (ICyTDF).
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